[发明专利]超高压同塔四回交流/双回双极直流线路零序参数测量法

摘要

本发明涉及一种超高压同塔四回交流/双回双极直流线路零序参数测量法，通过建立基于分布参数的超高压同塔四回/双回双极输电线路模型，利用全球卫星定位系统技术（GPS），同时测量四回/四极输电线路首末两端的零序电压和零序电流，实现对零序电压和零序电流的同步采样；再通过本专利给出的测量与计算方法得到超高压同塔四回/双回双极输电线路的零序电阻、零序电感、零序电容参数。本发明方法基于分布参数模型和传输线方程，极大提高了测量精度，可满足实际工程测量的需要。

主权项

一种超高压同塔四回交流零序参数测量法，基于定义同塔四回输电线路由线路a、线路b、线路c和线路d组成，选择停电测量，从以下八种独立测量方式中任意选择四种方式用于测量同塔四回输电线路零序参数：(1)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路c首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路d首端三相短接接地，末端三相短接接地；(2)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路c首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路d首端三相短接接地，末端三相短接接地；(3)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路c首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路d首端三相短接接地，末端三相短接接地；(4)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路c首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路d首端三相短接悬空，末端三相短接接地；(5)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路c首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路d首端三相短接接地，末端三相短接接地；(6)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路c首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路d首端三相短接悬空，末端三相短接接地；(7)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接接地，末端三相短接接地；线路c首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路d首端三相短接悬空，末端三相短接接地；(8)线路a首端三相短接，施加单相电压，末端三相短接接地；线路b首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路c首端三相短接悬空，末端三相短接接地；线路d首端三相短接悬空，末端三相短接接地；以上八种测量方式均是在线路a上加压，同理，还可分别在线路b、线路c和线路d上加压，则还有另外的3×8＝24种独立的测量方式可供选择；测量步骤包括：步骤1，停电测量同塔四回输电线路；任选其中一回线路首端三相短接，并施加单相电压，末端三相短接接地；其余三回线路末端三相短接接地，首端三相随机选择短接悬空或短接接地；步骤2，利用全球卫星定位系统的同步授时功能，同步测量线路a、线路b、线路c和线路d首端和末端的零序电压数据和零序电流数据；步骤3，对步骤2所得每个独立测量方式下得到的零序电压测量数据和零序电流测量数据，采用傅立叶算法得到该独立测量方式下首端和末端的零序基波电压相量和零序基波电流相量，再利用这些相量数据将同塔四回输电线路的零序参数求解出来；所需求解的参数包括零序自阻抗参数Z0，零序互阻抗参数Zab、Zac、Zad，零序自电纳参数Y0，零序互电纳参数Yab、Yac、Yad，其中，不考虑电导参数，平行架设且长度同为l的同塔四回输电线路，定义a、b、c、d四回输电线路首端的零序基波电压相量分别为由于测量方式中末端接地，末端的零序基波电压相量皆为0，首端的零序基波电流相量分别为末端的零序基波电流相量分别为零序参数求解过程如下：步骤3.1，由简化零序参数Z0、Zab、Zac、Zad和Y0、Yab、Yac、Yad得矩阵：Z=Z0ZabZacZadZabZ0ZadZacZacZadZ0ZabZadZacZabZ0,Y=Y0-Yab-Yac-Yad-Yab-Y0-Yad-Yac-Yac-Yad-Y0-Yab-Yad-Yac-Yab-Y0,P=Z*Y=P1P2P3P4P2P1P4P3P3P4P1P2P4P3P2P1;]]>步骤3.2，利用所选取四种运行方式所对应的首末端零序基波电压、电流相量，得到：IaS1IaS2IaS3IaS4IbS1IbS2IbS3IbS4IcS1IcS2IcS3IcS4IdS1IdS2IdS3IdS4=A1A2A3A4A2A1A4A3A3A4A1A2P4A3A2A1IaR1IaR2IaR3IaR4IbR1IbR2IbR3IbR4IcR1IcR2IcR3IcR4IdR1IdR2IdR3IdR4]]>UaS1UaS2UaS3UaS4UbS1UbS2UbS3UbS4UcS1UcS2UcS3UcS4UdS1UdS2UdS3UdS4=B1B2B3B4B2B1B4B3B3B4B1B2B4B3B2B1IaR1IaR2IaR3IaR4IbR1IbR2IbR3IbR4IcR1IcR2IcR3IcR4IdR1IdR2IdR3IdR4]]>其中，A1、A2、A3、A4和B1、B2、B3、B4是关于输电线路参数的中间变量；代入电压电流值，解得A1、A2、A3、A4及B1、B2、B3、B4；步骤3.3，其中：A1=[cos(h1l)+cos(h2l)+cos(h3l)+cos(h4l)]/4A2=[cos(h1l)-cos(h2l)-cos(h3l)+cos(h4l)]/4A3=[cos(h1l)-cos(h2l)+cos(h3l)-cos(h4l)]/4A4=[cos(h1l)+cos(h2l)-cos(h3l)-cos(h4l)]/4]]>将A1、A2、A3、A4代入上式解得中间变量h1、h2、h3、h4，其中l为输电线路长度；步骤3.4，得到：h1=(-P1-P2-P3-P4)12h2=(-P1+P2+P3-P4)12h3=(-P1+P2-P3+P4)12h4=(-P1-P2+P3+P4)12]]>将h1、h2、h3、h4代入解得P1、P2、P3、P4，同时得到矩阵P；步骤3.5，得到：B1=Z4sin(h1l)/h1+Z1sin(h2l)/h2+Z2sin(h3l)/h3+Z3sin(h4l)/h4B2=Z4sin(h1l)/h1-Z1sin(h2l)/h2-Z2sin(h3l)/h3+Z3sin(h4l)/h4B3=Z4sin(h1l)/h1-Z1sin(h2l)/h2+Z2sin(h3l)/h3-Z3sin(h4l)/h4B4=Z4sin(h1l)/h1+Z1sin(h2l)/h2-Z2sin(h3l)/h3-Z3sin(h4l)/h4]]>将h1、h2、h3、h4及B1、B2、B3、B4代入上式求得Z1、Z2、Z3、Z4；步骤3.6，得到：Z1=(Z0-Zab-Zac+Zad)/4Z2=(Z0-Zab+Zac-Zad)/4Z3=(Z0+Zab-Zac-Zad)/4Z4=(Z0+Zab+Zac+Zad)/4]]>将Z1、Z2、Z3、Z4代入解得Z0、Zab、Zac、Zad，同时得到Z矩阵；步骤3.7，得到：由Y＝P/Z得到电纳矩阵Y，同时得到电纳参数Y0、Yab、Yac、Yad；步骤3.8，最后，由Z0、Zab、Zac、Zad及Y0、Yab、Yac、Yad得到对应的同塔四回输电线路零序电阻、零序电感、零序电容参数。